外骨骼助力负重中下肢肌肉收缩与协作机制

为了评估助力外骨骼人机交互性能,探索更优的外骨骼人机结构和人机协调控制策略,通过实验评估了9名健康男性在常规负重和外骨骼助力负重行走中,下肢肌肉平均活动、肌肉成对收缩指标和肌肉整体协调机制的特征与变化. 实验结果表明:外骨骼助力增加了肌肉平均活动,尤其是踝关节跖屈肌腓骨长肌,显示了当前外骨骼在踝关节/脚部位的人机界面设计存在缺陷;降低了成对肌肉的平均收缩指标,增大了肌肉收缩范围;肌肉模块化协作复杂度相似,解释方差水平值分别为95%和96%,但常规负重下的模块仅能描述外骨骼助力时83%～91%的肌电变量,这表明人体在外骨骼助力下不会单一地依赖中心控制和模块控制来协调肌肉活动,而是采取灵活且有规律的神经肌肉调节机制;肌间协作权重和肌肉激活尺度系数呈完全不同的形态,采取了与常规步态下完全不同的控制策略;进一步设计踝关节/脚人机交互界面,参考助力下神经肌肉调节机制规律来设计人机交互策略,将提高外骨骼人机可用性和人机交互性能.      

超高速永磁电动悬浮系统性能优化

为提高超高速永磁电动悬浮系统的综合性能，围绕浮重比、浮阻比和悬浮刚度3个重要指标开展了多目标性能优化研究.首先，对永磁电动悬浮系统进行横向延拓，推导三维电磁力模型，并进行有限元仿真分析；然后，针对浮重比、浮阻比和悬浮刚度的多目标优化问题，提出基于“系统级+子系统级”架构的并行优化策略，实现了线性加权意义下的系统性能最优.最后，搭建了“Halbach永磁阵列+凸缘式铝制转盘”实验平台，验证上述优化策略在提高系统性能上的有效性.研究结果表明：在超高速工况下，理论解析计算得到悬浮力与仿真结果误差在8%以内，而磁阻力几乎没有误差；通过优化设计，浮重比从11.0提升至18.3，增幅为75.50%；浮阻比从3.5提升至3.8，增幅为7.50%；单位质量永磁阵列的悬浮刚度从6.1 kN/m提升至20.6 kN/m，增幅为235.94%.     

肌萎缩侧索硬化症患者巴氏征的影响因素分析

目的 探索肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)患者巴氏征的影响因素。方法 纳入2015年至2020年就诊于西安交通大学第一附属医院神经内科、被诊断为ALS且资料齐全的262例患者。分别分析左、右侧巴氏征阳性与阴性患者组间临床特点的关系,以及有下肢无力主诉的患者其巴氏征与下肢受累特点间的关系。结果 巴氏征阳性与更高诊断级别呈正相关(左侧相关系数0.297,P<0.001;右侧相关系数0.292,P<0.001);巴氏征阳性患者的ALSFRS-R(Amyotrophic Lateral Sclerosis Functional Rating Scale-Revised)评分更低(左侧P=0.001,右侧P=0.001);同侧下肢有无力主诉者比例更高(左侧P=0.008,右侧P=0.038);且同侧上肢Hoffmann征阳性率更高(左侧P=0.004,右侧P=0.002)。在下肢有无力主诉的患者中,巴氏征阳性与同侧更好的足背屈肌力呈正相关(左侧相关系数0.207,P=0.021;右侧相关系数0.264,P=0.003);巴氏征阳性...     

盾构隧道斜螺栓接头受力性能与火灾下温度分布规律

利用有限元计算软件ABAQUS建立了环向复合管片与环向斜螺栓接头的三维实体模型; 考虑复合管片材料的非线性, 采用弹塑性本构模型, 分析了环向斜螺栓接头在常温下的力学特性; 根据HC升温曲线, 分析了接头模型的传热特性, 研究了复合管片衬砌和环向斜螺栓接头在火灾下的温度分布规律。分析结果表明: 采用高强螺栓能够有效减小接头张开量, 增大接头刚度; 在采用高强螺栓的情况下, 斜螺栓最大轴应力易在初始阶段达到屈服, 屈服后接头弯矩和轴力的增大对斜螺栓的应力影响并不大, 但对斜螺栓变形影响较大, 当接头负弯矩从7 kN·m增加到122 kN·m, 接头轴力从368kN增加到734 kN时, 斜螺栓最大应变增加1.6倍, 当接头正弯矩从53 kN·m增加到182 kN·m, 接头轴力从903kN增加到1 056 kN时, 斜螺栓最大应变增加5.9倍; 常温下接缝附近斜螺栓的轴应力呈现反对称分布, 除接缝外其他部位斜螺栓的轴应力基本相等, 约为400MPa, 接缝处轴应力绝对值最大值可达700 MPa; 火灾情况下手孔处温度上升最快且达到的温度最高, 80 min时即可达到1 000 ℃, 接缝处混凝土在100min后达到稳定温度, 螺母处混凝土在150 min后达到稳定温度, 稳定温度均为1 000 ℃左右。      

二系横向减振器参数对 快捷货车动力学性能的影响

运用Simpack动力学仿真软件建立160 km/h快捷货车模型,研究了二系横向减振器性能参数对快捷货车动力学性能的影响.结果表明:节点刚度在2～15 MN/m范围内变化时,对快捷货车动力学性能影响较明显;阻尼系数为35 kN·s/m时,快捷货车运行平稳性最优,且阻尼系数对快捷货车垂向动力学性能影响较小;卸荷速度取值0.08～0.10 m/s范围内,有利于快捷货车曲线通过.     

道床断面尺寸对道床横向阻力的影响

为揭示道床横向阻力变化特征,采用离散元法,建立了高速铁路有砟道床-轨枕三维模型,研究了道床边坡坡度、顶面宽度、道床厚度和砟肩堆高等道床断面尺寸对其横向阻力的影响,分析了枕底、枕侧和砟肩阻力及其分担的横向阻力比例.结果表明:坡度为 1:1.50~1:1.85时,横向阻力为10.315~16.475 kN,坡度为 1:1.65及更缓能满足横向阻力超过12 kN/枕的要求.顶面宽度为3.0~3.8 m时,横向阻力为10.205~15.715 kN,顶面宽度为3.4 m及以上能满足横向阻力超过12 kN/枕的要求.随边坡变缓或顶面宽度增大,砟肩道砟增多,砟肩阻力显著增大.道床厚度为200~400 mm时,横向阻力为9.156~15.684 kN;横向推动轨枕时,道床从上向下分层拖动;随道床厚度增大,枕底阻力明显增大,道床厚度为300 mm及以上能满足横向阻力超过12 kN/枕的要求.砟肩堆高为0~180 mm时,砟肩阻力为2.010~5.203 kN,横向阻力为9.526~15.257 kN,砟肩堆高对砟肩阻力影响很大,堆高120 mm及以上能满足横向阻力超过12 kN/枕的要求.      

五连杆非独立后悬架弹性转向特性

为研究五连杆非独立后悬架车辆的操纵稳定性,建立了含后轴弹性转向的线性三自由度操纵稳定性整车模型,运用频域法研究了后轴弹性转向对整车不足转向性能的影响.结果表明:左、右上拉杆的交点相对后轴中心的纵向位置及上拉杆衬套的刚度影响整车的不足转向特性.当上拉杆交点位于后轴之后1.65 m及上拉杆衬套的扭转刚度为1.5 kN.m/rad时,整车的不足转向特性较理想.试验与理论模型仿真结果趋势一致.     

长联连续梁桥制动力分配的非线性有限元分析

在考虑球形钢支座特性和轨道结构传力的非线性特性等因素的基础上,应用ANSYS有限元软件,建立了大跨度长联连续梁桥的线-桥-墩三维有限元计算模型,对列车制动力作用下大跨度长联连续梁桥桥墩的制动力分布规律进行了研究.同时,对影响制动力分配的因素进行了分析.结果表明,制动墩分配的制动力约为2000kN,且制动墩分配的制动力随线路纵向阻力增加而减小,随桥墩纵向刚度的增加而增加,随活动支座摩阻力的增加而减小.     

无缝线路大跨简支梁桥桥墩线刚度优化

为获得大跨高墩长联桥上无缝线路设计的控制因素,探讨了大跨高墩长联桥墩台线刚度的合理取值.基于桥上无缝线路力的传递机理,建立了钢轨-主梁-桥墩-基础一体化力学模型;利用APDL参数化语言对ANSYS进行二次开发,建立了参数化优化模型,编制了桥墩线刚度优化程序.结合实际工程,分析了跨度64 m的有碴轨道简支梁桥墩顶纵向水平线刚度的限值.分析结果表明:梁轨快速相对位移及钢轨附加应力控制大跨高墩长联桥上无缝线路的整体设计, 该跨度为64 m的有碴轨道简支梁桥墩顶纵向水平线刚度的限值应超过750 kN/cm.      

高速列车抗蛇行减振器参数的多目标优化研究

为了研究抗蛇行减振器参数匹配规律以兼顾不同轮轨接触状态下高速列车横向稳定性,针对国内运行典型结构参数的高速列车,建立车辆横向动力学简化模型,分别考虑到高、低锥度两种轮轨接触状态下车辆的横向稳定性,采用多目标优化方法对抗蛇行减振器刚度和阻尼值进行多参数优化,并分析最优抗蛇行减振器参数的影响因素. 结果表明:优化的抗蛇行减振器阻尼值主要取决于车辆二系横向阻尼,得出了两类阻尼值的抗蛇行减振器选配类型,即当二系横向阻尼较小时,转向架单侧需匹配较小阻尼值600～1000 kN?s?m?1,或当二系横向阻尼较大时,匹配大于4 000 kN?s?m?1的抗蛇行减振器;抗蛇行减振器刚度显著影响不同轮轨接触状态下的车辆稳定性,减小抗蛇行减振器刚度有利于低锥度状态车辆稳定性,反之亦然.